人教版高考物理二轮复习核心考点专项突破电学实验含答案

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电学实验1．下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为50分度，图乙为20分度游标卡尺，图丙为10分度游标卡尺，它们的读数分别为__________；________；________. 【解析】在图甲中，主尺读数为42 mm，游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是50分度的，所以读数为42 mm＋5×0.02 mm＝42.10 mm；在图乙中，主尺读数为63 mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是20分度的，所以读数为63 mm＋6×0.05 mm＝63.30 mm；在图丙中，主尺读数为29 mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是10分度的，所以读数为29 mm＋8×0.1 mm＝29.8 mm.【答案】42.10 mm　63.30 mm　29.8 mm2.如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示．(1)若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为________V．若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为________V.(2)若使用的是0～0.6 A量程的电流表，读数为________A．若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为________A. 【解析】对于电压表，当选取0～3 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V，当选取0～15 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V；对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A，当选取0～3 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A.【答案】(1)1.68　8.4　(2)0.46　2.303.某同学用以下器材接成如图甲所示的电路，并将原微安表盘改成如图乙所示的欧姆表盘，成功地改装了一个简易的“R×1 k”的欧姆表，使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10～20 kΩ范围内的电阻时精确度令人满意，表盘上数字“15”为原微安表盘满偏电流一半处.所供器材如下：A.满偏电流Ig＝100 μA的微安表一个B.电动势E＝1.5 V，电阻可忽略不计的电池C.阻值调至14 kΩ的电阻箱RD.红、黑测试表笔和导线若干(1)根据题中信息可知原微安表的内阻Rg＝________ Ω.(2)在图甲电路的基础上，不换微安表和电池，图乙的刻度也不改变，仅增加1个电阻，就能改装成“R×1”的欧姆表.要增加的电阻应接在________之间(填a、b、c)，电阻阻值为________.(保留两位有效数字)(3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图.【答案】(1)1 k　(2)a、c　15 Ω　(3)见解析图【解析】(1)根据“使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10～20 kΩ范围内的电阻时精确度令人满意”说明在测阻值在10～20 kΩ的电阻时欧姆表的指针在刻度盘的中间附近，由此可结合刻度盘确定此表的中值电阻，即表内总电阻约为R总＝15 kΩ.当表笔短接时，电流满偏，根据欧姆定律有：Ig＝eq \f(E,R＋Rg)，代入E、R、Ig的值可得Rg＝1 kΩ.(2)要把原表改装成“R×1”的欧姆表，就要减少表的内阻，依题意，显然只有在ac之间并联一个小电阻R′，才能使表内总电阻等于中值电阻R并＝15 Ω.根据R并＝eq \f(R′(R＋Rg),R′＋R＋Rg)，代入R以及Rg的数值可计算得R′≈15 Ω.(3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图如图所示.4.某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20 Ω)材料的电阻率．他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0 V，内阻约1 Ω)；电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)；电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干． 　他们的实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B．根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F．断开开关，拆除电路并整理好器材．(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d＝________mm；(2)实验中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)；(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R－L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)．【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5 mm，可动刻度是22.6×0.01 mm＝0.226 mm，金属丝直径d＝0.5 mm＋0.226 mm＝0.726 mm.(2)电路中最大电流约为I＝eq \f(E,R电阻丝＋r)＝eq \f(3,20＋1) A≈0.14 A，不到0.6 A的四分之一，如果使用电流表A2实验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R总＝R＋R电阻丝＝R＋ρeq \f(L,S)＝R＋ρeq \f(L,π(\f(d,2))2)＝R＋ρeq \f(4L,πd2)，由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R总＝R0，则R＋ρeq \f(4L,πd2)＝R0，R＝R0－ρeq \f(4L,πd2)，图象斜率的绝对值|k|＝eq \f(R0,L0)＝eq \f(4ρ,πd2)，则电阻率ρ＝eq \f(πd2R0,4L0).【答案】(1)0.726(0.725～0.727)　(2)A1　(3)eq \f(πd2R0,4L0)5.一只小灯泡，额定功率为0.75 W，额定电压值已模糊不清.A小组的同学想测定其额定电压值，于是先用欧姆表测出该灯泡的电阻约为3 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝eq \r(PR)＝1.5 V.B小组同学认为A小组测量方法有误，他们利用下面可供选择的器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压，并根据测量数据来绘制灯泡的U－I图线，进而找到灯泡的额定电压.A.电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)B.电流表A1(量程1 500 mA，内阻约0.02 Ω)C.电流表A2(量程500 mA，内阻约0.6 Ω)D.滑动变阻器R1(0～10 Ω)E.滑动变阻器R2(0～100 Ω)F.电源E(电动势4.0 V，内阻不计)G.开关S和导线若干H.待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在实验过程中，B小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，在下面所给的虚线框中画出实验的电路原理图.上述器材中，电流表选________(选填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选________(选填“R1”或“R2”).(2)当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，灯泡功率已超过额定功率，便立即断开开关，并将所测数据记录在下面表格中.请你根据表中实验数据在图中作出灯泡的U－I图线. (3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________ V；显然这一结果大于1.5 V，究其原因是________________________________.【答案】(1)见解析图　A2　R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6均可)　灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)【解析】(1)题目表格中电流最大310 mA，考虑测量的精确度，故电流表选择A2；要描绘小灯泡的U－I图象，电压要从零开始连续调节，故滑动变阻器用分压式接法，选择小量程的变阻器方便操作，故变阻器选择R1；电路如图所示.(2)小灯泡的U－I图象如图所示：(3)小灯泡的额定功率为0.75 W；当电压为2.5 V时，电流为0.3 A，此时电功率为：P＝UI＝2.5×0.3 W＝0.75 W，恰好等于额定功率，故额定电压为2.5 V；显然这一结果大于1.5 V，究其原因是灯泡电阻随着温度的升高而变大.6.待测电阻Rx的阻值约为20 Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A．电流表A1(量程为150 mA，内阻约为10 Ω)B．电流表A2(量程为20 mA，内阻r2＝30 Ω)C．电压表V(量程为15 V，内阻约为3 000 Ω)D．定值电阻R0＝100 ΩE．滑动变阻器R1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 AF．滑动变阻器R2，最大阻值为5 Ω，额定电流为0.5 AG．电源，电动势E＝4 V(内阻不计)H．电键S及导线若干(1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不小于其量程的三分之一，请从所给的器材中选择合适的实验器材：__________________________(均用器材前对应的序号字母填写)；(2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件符号；(3)待测电阻的表达式为Rx＝____________，式中各符号的物理意义为___________________________________________．【解析】(1)由于电源电动势为4 V，电压表V量程为15 V，测量中电压表示数达不到其量程的三分之一，故电压表不能使用；可将电流表A2与定值电阻R0串联当作电压表与电流表A1配合使用，用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知，故电流表A1采用外接法，改装的电压表量程为20 mA×130 Ω＝2.6 V，两个滑动变阻器最大阻值均为5 Ω，无法起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小电流约为0.8 A，故滑动变阻器只能选择R1，经过估算当电流表A1满偏时，电流表A2也正好满偏，非常匹配，满足电表读数不小于其量程的三分之一．故器材选择ABDEGH.(2)如图所示 (3)待测电阻Rx＝eq \f(I2(r2＋R0),I1－I2)，其中，I1、I2分别为A1和A2的示数，R0与r2分别为定值电阻和A2内阻的阻值．【答案】(1)ABDEGH　(2)见解析图　(3) eq \f(I2(r2＋R0),I1－I2)　I1、I2分别为A1和A2的示数，R0与r2分别为定值电阻和A2内阻的阻值7.某同学利用如图所示的电路，测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻RL，实验室提供下列器材：①待测线圈L，阻值约为2 Ω，额定电流为2 A②电流表A1量程为0.6 A，内阻r1为0.2 Ω③电流表A2量程为3 A，内阻r2约为0.2 Ω④变阻器R1阻值为0～10 Ω，变阻器R2阻值为0～1 kΩ⑤电池 E，电动势为9 V，内阻很小⑥定值电阻 R3＝10 Ω，R4＝1 000 Ω⑦开关S1、S2要求实验时，改变变阻器的阻值，待电路稳定时，可使在尽可能大的范围内测得多组A1表、A2表的读数I1、I2，利用I2－I1的图象，求出电感线圈的电阻.(1)实验中定值电阻应选用________，变阻器应选用________.(填代号)(2)I2－I1对应的函数关系式为__________.(选用题干所给出的物理符号表示)(3)实验结束时应先断开开关________，后断开开关________.(4)由I2－I1图象得出eq \f(I2,I1)的平均值为6.0，则电感线圈的直流电阻为________.(结果保留3位有效数字)【答案】(1)R3　R1　(2)I2＝eq \f(RL＋R3＋r1,RL)I1　(3)S2　S1　(4)2.04 Ω【解析】(1)采用已知内阻的小量程电流表A1替代电压表测量电压，需要串联一个大于等于R＝eq \f(2×2,0.6) Ω－0.2 Ω≈6.5 Ω的定值电阻，所以实验中定值电阻应选用阻值为10 Ω的R3，要用分压电路，选择较小的滑动变阻器，滑动变阻器应选用阻值为0～10 Ω的R1.(2)由I1(R3＋r1)＝(I2－I1)RL，得：eq \f(I2,I1)＝eq \f(RL＋R3＋r1,RL)，所以：I2＝eq \f(RL＋R3＋r1,RL)I1(3)实验结束时为防止烧坏电路，应先断开开关S2 ，将电感线圈与A1断开，然后再断开S1.(4)由I2＝eq \f(RL＋R3＋r1,RL)I1，代入数据得：RL＝eq \f(R3＋r1,5)＝eq \f(10＋0.2,5) Ω＝2.04 Ω.8.某同学利用右图所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．实验步骤如下①按电路原理图连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(2)根据电路图将下图中实物图连线．(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．A．100 μA B．250 μA C．500 μA D．1 mA【解析】(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差．(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则RV＝4R＝2 520 Ω.(4)电压表的满偏电流Ig＝eq \f(U,RV)＝eq \f(2.5,2 520) A≈1 mA，故选项D正确．【答案】(1)R1　(2)见解析图　(3)2 520　(4)D9.某同学为了测量金属热电阻在不同温度下的阻值，设计了如图甲所示的电路，其中R0为电阻箱，Rx为金属热电阻，电压表可看做理想电表，电源使用的是稳压学生电源(内阻不计)，实验步骤如下：①按照电路图连接好电路②记录当前温度t③将单刀双掷开关S与1闭合，记录电压表读数U，电阻箱阻值R1④将单刀双掷开关S与2闭合，调节变阻箱使电压表读数仍为U，记录电阻箱阻值R2⑤改变温度，重复② ～ ④的步骤 (1)则该金属热电阻在某一温度下的阻值表达式为：Rx ＝________，根据测量数据画出其电阻Rx随温度t变化的关系如图乙所示；(2)若调节电阻箱阻值，使R0 ＝ 120 Ω，则可判断，当环境温度为________时，金属热电阻消耗的功率最大.【答案】(1)eq \r(R1R2)　(2)20 ℃【解析】(1)设电源电压为E，则将单刀双掷开关S与1闭合时，eq \f(U,Rx)＝eq \f(E－U,R1)；单刀双掷开关S与2闭合时：eq \f(E－U,Rx)＝eq \f(U,R2)；联立解得：Rx＝eq \r(R1R2)；(2)金属热电阻消耗的功率最大时，此时金属热电阻的值等于电阻箱的阻值，即Rx＝R0 ＝ 120 Ω，根据电阻－时间关系可知：Rx＝t＋100，当Rx＝120 Ω时，t＝20 ℃.10.某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3 V的某电源的电动势和内阻，实验室可供选择的实验器材如下．A．电压表V1(0～3 V，RV1＝10 kΩ)B．电压表V2(0～15 V，RV2＝50 kΩ)C．电流表A1(0～3 mA，Rg＝100 Ω)D．电流表A2(0～3 A，内阻约为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(0～10 Ω)F．滑动变阻器R2(0～1 000 Ω)G．定值电阻R3＝0.5 ΩH．定值电阻R4＝10 ΩI．开关S以及导线若干回答下列问题：(1)在设计本实验时，为了减小实验误差，电压表应选______(填器材前的序号)，为了操作方便，滑动变阻器应选________(填器材前的序号)，通过分析可知电流表A1的量程太小、电流表A2的量程太大，该小组的同学想将电流表A1改装成量程合适的电流表，则应将电流表A1与定值电阻________(填器材前的序号)________(填“串”或“并”)联，改装后的电流表的量程应为________A；(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻，画在如图甲所示的虚线框内；(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据，以电流表A1的示数为横坐标、电压表的示数为纵坐标建立坐标系，并将各组数据描绘在该坐标系中，得到的U－I图象如图乙所示，则该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位小数)【解析】(1)电源的电动势约为3 V，电压表应选A，为方便实验操作，滑动变阻器应选E，它的阻值范围是0～10 Ω，电路中最小电流约为0.3 A，为了扩大电流表A1的量程，应与A1并联一个小电阻R3，改装电流表的满偏电流I＝Ig＋eq \f(IgRg,R3)＝0.003 A＋eq \f(3×10－3×100,0.5) A＝0.603 A；(2)电路图如图所示；(3)分析可知，改装后电流表的量程是电流表A1量程的201倍，图线在纵轴上的截距等于电源的电动势，由题图乙读出电源的电动势为E＝2.96 V，图线斜率的绝对值表示电源内阻r，故r＝eq \f(2.96－2.12,201×2.5×10－3) Ω＝1.67 Ω.【答案】(1)A　E　G　并　0～0.603　(2)见解析图　(3)2.96　1.6711.某同学用如图所示电路进行实验，测定电源电动势、电压表内阻及电流表量程.器材如下：电源E(电动势大小、内阻未知)；电流表G(总刻度30小格，量程未知，内阻不计)；电阻箱R(0～9 999.9 Ω)；电压表V(0～3 V)；单刀双掷开关S及导线若干.实验步骤如下：a.单刀双掷开关S接1，调节电阻箱阻值，使电流表满偏(指针偏转30格)，读出此时电阻箱阻值为800.0 Ω.b.继续调节电阻箱阻值，当电流表半偏(指针偏转15格)时，读出电阻箱阻值为1 800.0 Ω.c.开关S接2，把电阻箱阻值调为0，读出此时电流表指针偏转10格，电压表示数2.80 V.请回答下列问题：(1)开关S闭合前应把电阻箱阻值调为________；(填“最大值”或“最小值”)(2)由以上测量数据可推算得到电压表内阻RV＝________ Ω，电流表量程为________ mA，电源电动势E＝________ V；(3)若电流表和电阻箱中只有一个断路；该同学利用电路中的电压表来检查故障，具体做法为：开关S断开，用一根导线一端连接2，则另一端应接电路________点(填“a”或“b”).判断依据是____________________________.【答案】(1)最大值　(2)2 800　3.0　3.0　(3)b　若电压表有读数，则故障为电阻箱断路；若电压表无读数，则故障为电流表断路【解析】(1)为了让电流由最小值开始调节，故应将电阻箱的阻值调为最大值；(2)设每一格代表电流为I，当开关接1时，电流表满偏时有：30I＝eq \f(E,r＋800)半偏时有：15I＝eq \f(E,r＋1 800)而电阻箱电阻为零时有：10I＝eq \f(E,RV＋r)，U＝10IRV联立解得：RV＝2 800 Ω；I＝1×10－4 A；E＝3.0 V；则可知电流表量程为30I＝3.0 mA.(3)电路断开，一根导线一端连接2，则另一端应接电路b点，可将电压表与G串联接到电源两端，若电压表有读数，则故障为电阻箱断路；若电压表无读数，则故障为电流表断路.12.小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω，R随t的升高而增大，实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度．实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1、t2、…和电流表的相应示数I1、I2、….然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1、I2、…，分别记下电阻箱相应的示数R1、R2、….(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用________．A．量程0～100 mA，内阻约2 ΩB．量程0～0.6 A，内阻可忽略(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 Ω调节至10.0 Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是________．①将旋钮a由“0”旋转至“1”②将旋钮b由“9”旋转至“0”③将旋钮c由“9”旋转至“0”(3)实验记录的t和R的数据见下表请根据表中数据，在下图的方格纸上作出R－t图线．由图线求得R随t的变化关系为R＝________Ω.【解析】(1)电路中电源电动势为1.5 V，金属电阻的阻值约为10 Ω，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω，电流在0.075～0.15 A，则电流一般在0.1 A以内调整，为使电流读数更准确，应选用量程0～100 mA的电流表．(2)调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，旋转各旋钮的正确操作顺序是①②③(或①③②)．(3)R－t图象如图所示 由R－t图象知，R＝0.04t＋8.8 Ω.【答案】(1)A　(2)①②③(或①③②)　(3) 0.04t＋8.813.某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系，可用的器材如下：电源(电动势为3 V，内阻为1 Ω)、电键、滑动变阻器(最大阻值为20 Ω)、电压表、电流表、小灯泡、导线若干.(电压表和电流表均视为理想电表) (1)实验中得到了小灯泡的U－I图象如图甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而________.(选填“增大”“减小”或“不变”)(2)根据图甲，在图乙中把缺少的导线补全，连接成实验的电路.(3)若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡获得的最小功率是________ W.(计算结果保留2位有效数字)【答案】(1)增大　(2)见解析图　(3)0.33【解析】(1)根据欧姆定律R＝eq \f(U,I)知，小灯泡的电阻随电压增大而增大.(2)由图甲可知，电压从零开始调节的，因此滑动变阻器采用的是分压式接法，由于灯泡电阻较小，因此电流表需要外接，由此可正确连接实物图如图所示：(3)由电路图可知，把AB间的导线误接在AC之间时，滑动变阻器左右两部分电阻丝并联然后与灯泡串联，当滑动变阻器并联电阻最大，即滑片位于中点时，电路总电阻最大，通过灯泡的电流最小，灯泡功率最小，此时滑动变阻器并联阻值为5 Ω，此时等效电源内阻为6 Ω，在同一坐标系内作出电源的U－I图象如图所示，由图象可知，灯泡两端电压U＝0.95 V，电流I＝0.35 A，灯泡实际功率P＝UI＝0.95×0.35 W≈0.33 W.14.某校进行实验电路设计比赛，实验台上备有下列器材：A．电压表V1(量程约2 V，内阻约1 kΩ)B．电压表V2(量程为6 V，内阻为2 kΩ)C．电流计G(量程为3 mA，内阻约500 Ω)D．电流表A(量程为0.6 A，内阻为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(0～15 Ω，0.5 A)F．滑动变阻器R2(0～1 kΩ，0.1 A)G．电阻箱R3(0～999.9 Ω，0.1 A)H．电阻箱R4(0～9 999.9 Ω，0.2 A)I．电源(6 V,0.5 A)J．开关、导线若干(1)利用以上器材在下图中虚线框内设计最佳测量电路，要求既能确定电压表V1的量程，又能尽量准确地测定其内阻，在图中标明选用器材的符号．图中滑动变阻器R应选择________(填写元件符号). (2)(多选)若已知电压表V1量程为2 V，则下列实验小组设计的电路图中，能用来测定电压表V1的内阻且设计合理的是________．【解析】(1)分压电路中，在额定电流允许的前提下选择阻值较小的滑动变阻器更方便调节，因此选择R1.给定器材中电阻箱R4的最大阻值约为电压表V1内阻的10倍，因此最简测量电路为半偏法电路，如图所示．由于待测电压表V1量程未知，不能读数，要确定V1的量程，需在半偏法电路两端并联电压表V2以便读取总电压U，这样既不影响半偏法实验测量，同时又可以测出测量电路两端电压，保证此电压在调整电阻箱和滑动变阻器时保持不变，以减小实验误差．(2)若电压表V1量程已知，则可采用伏安法直接测量，电压表额定电流约为IV＝eq \f(2,1 000 ) A＝2 mA，可用电流计G测量电流，电压则由V1读取，滑动变阻器阻值R1远小于测量电路总电阻，应采用分压电路，选项A中电路图设计合理；选项B中，滑动变阻器用R2接成限流电路，R2接入电路中的阻值最大时，每1 kΩ电阻的电压约为eq \f(6,2.5) V＝2.4 V，超过V1量程，不合理；选项C中V2与V1串联，可将V2当电流表使用，满偏电流IV2＝eq \f(6,2 000) A＝3 mA，与电流计G量程相同，且R2接入电路中的阻值最大时，每1 kΩ电阻的电压约为eq \f(6,4) V＝1.5 V，设计合理；同理，选项D中V2与V1并联，V2多余且只能测量电压，不能计算V1内阻，设计不合理．【答案】(1)设计电路如图所示　R1　(2)AC15.某探究活动小组自主设计了实验装置来测量物体的带电量。如图所示是一个外表面镀有金属膜的空心带电小球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度θ的量角器，M、N是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属板(金属板间电场可看做匀强电场).另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、电流表(已知内阻rA＝1 Ω)、开关、滑动变阻器R及导线若干.已知重力加速度为g。根据题意回答下列问题：(1)实验电路如图甲已接好，在实验中能够准确读出多组相应的电压表示数U、电流表示数I和丝线偏离竖直方向的角度θ；探究小组同学以电压U为纵坐标，以tan θ为横坐标，建立直角坐标系.通过绘制图线得到一条倾斜直线(题中未画出)，得出斜率为k.为了求出小球所带电荷量q，该小组同学还必须测量的物理量有________、________(写出物理量名称及其符号)，则小球的带电荷量q＝________(用题目中给出的和测量的物理量符号表示)；(2)实验探究过程中，有同学提出用此电路可以测电源电动势和内阻，通过改变滑动变阻器的位置，从而改变电表的示数，他设计出以电压U为纵坐标，以电流I为横坐标，建立直角坐标系，作出U－I图线如图乙所示，由此可求得电动势为E＝________，内阻r的准确测量值为________.【答案】(1)小球的质量m　金属板间距离d　eq \f(mgd,k)(2)2.8 V　1 Ω【解析】(1)小球在电场力、拉力以及重力作用下保持静止状态，则可知电场力与拉力的合力等于重力；受力分析如图所示；则有：Eq＝mgtan θ根据板间电压与场强间的关系有：U＝Ed联立可得：U＝eq \f(mgdtan θ,q)则由数学规律可知，画出的U－tan θ图象中，图象的斜率k＝eq \f(mgd,q)；则可知q＝eq \f(mgd,k)；实验中需要测量的物理量有：小球的质量m、金属板间距离d.(2)根据闭合电路欧姆定律可知：U＝E－Ir由图象可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故E＝2.8 V；因电路图采用相对电源内接法，故图象的斜率表示电源内阻与电流表内阻之和，则可知电源内阻与电流表内阻之和r′＝eq \f(2.8,1.4) Ω＝2 Ω；则电源内阻r＝r′－rA＝2 Ω－1 Ω＝1 Ω.次数1234567U/V0.200.601.001.401.802.202.70I/mA80155195227255279310温度t(℃)20.040.060.080.0100.0阻值R(Ω)9.610.411.112.112.8